E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

Střední škola, Havířov Šumbark, Sýkorova 1/613, příspěvková organizace E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í R O Č N Í K MĚŘENÍ ZÁKLDNÍCH ELEKTRICKÝCH ELIČIN Ing. Bouchala Petr Jméno a příjmení Třída Školní rok ME B 2009/2010 2007

OBSH:. Měření základních elektrických veličin Měření a regulace elektrického proudu Měření a regulace elektrického napětí Měření odporu přímou nepřímou metodou Měření indukčnosti nepřímou metodou Měření kapacity přímou a nepřímou metodou Měření na RLC obvodu 7. Měření činného výkonu 8. Měření kmitočtu a fázového posunu B. Měření na elektrických strojích 9. Měření jednofázového transformátoru naprázdno 10. Měření jednofázového transformátoru nakrátko C. Měření základních polovodičových součástek 1 Měření - charakteristiky diody 1 Měření - charakteristiky Zenerovy diody, měření na stabilizátoru napětí Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 2

Měření č. 1 Měření a regulace elektrického proudu Zadání: a) měřte el. proud od nejvyšších hodnot k nejnižším, vždy si zvolte správný měřící rozsah b) dle zadané hodnoty proudu nastavte správný měřící rozsah a určete výchylku ampérmetru c) sestavte paralelní obvod dvou odporů a pomocí tří ampérmetrů ověřte platnost I.KZ + R 1 I R 2 U M.Č. α [ d ] K I [ m.d -1 ] I [ m ] Písemná příprava: Co je to elektrický proud? Jaká je značka a jaké jsou jednotky el. proudu? Na čem a jak závisí velikost el. proudu v obvodu? Čím se el. proud měří a jak se přístroj zapojuje do obvodu? Co je to konstanta ampérmetru a jak se určí? Jak se z výchylky přístroje určí velikost měřeného proudu? 7. ysvětli regulaci proudu reostatem. Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 3

Měření č. 2 Měření a regulace elektrického napětí Zadání: a) měřte el. napětí od nejvyšších hodnot k nejnižším, vždy si zvolte správný měřící rozsah b) dle zadané hodnoty napětí nastavte správný měřící rozsah a určete výchylku voltmetru c) sestavte sériový obvod dvou odporů a ověřte platnost II.KZ + R 1 I R 2 U M.Č. α [ d ] K U [. d -1 ] U [ ] Písemná příprava: Co je to potenciál a elektrické napětí? Jaká je značka a jaké jsou jednotky elektrického napětí? Čím se el. napětí měří a jak se přístroj zapojuje do obvodu? Co je to konstanta voltmetru a jak se určí? Jak se z výchylky přístroje určí velikost měřeného napětí? ysvětli regulaci el. napětí potenciometrem. Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 4

Měření č. 3 Měření odporů Zadání: a) ze sady odporů vyberte šest různých a změřte je v zapojení pro měření malých a velkých odporů (R ) b) vybrané odpory změřte digitálním multimetrem (R S ) c) zjistěte hodnotu odporů udanou výrobcem a všechny hodnoty porovnejte a) měření velkých odporů b) měření malých odporů + I R + I U U R X U U R R X a) zapojení pro velké odpory R S R a δ M.Č. α [d ] KU [.d -1 ] U[] α [d ] K I [m.d -1 ] I [m] [ Ω ] [ Ω ] [ Ω ] [ % ] b) zapojení pro malé odpory R S R a δ M.Č. α [d ] KU [.d -1 ] U[] α [d ] K I [m.d -1 ] I [m] [ Ω ] [ Ω ] [ Ω ] [ % ] Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 5

Písemná příprava: ysvětli fyzikální podstatu elektrického odporu. Jakou má el. odpor značku, jednotky? Jak se určí odpor vodiče, co je to rezistivita? Co je teplotní závislost odporu a jak se určí? ysvětli pořadí zapojení přístrojů pro různě velké odpory. Jaké jsou chyby el. měření a jak se dají odstranit? Použité přístroje: ypracování písemné přípravy: Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 6

Měření č. 4 Měření indukčnosti ohmovou metodou Zadání: a) změřte reaktanci cívky pro kmitočty od 100Hz do 1000 Hz b) spočítejte indukčnost cívky c) vyneste závislost induktivní reaktance na kmitočtu X L = f(f) Hz I L X L ~U f X L L M.Č. α [d ] KU [.d -1 ] U[] α [d ] K I [m.d -1 ] I [m] [ Hz ] [ Ω ] [ mh ] Písemná příprava: Co je to indukčnost, jak se určí indukčnost solenoidu a toroidu. Co je to induktivní reaktance. Co je to impedance. Jaké jsou vztahy mezi Z, R, X L, f, L. ysvětli elektrické poměry na skutečné cívce. ysvětli podstatu měření indukčnosti ohmovou metodou bez zanedbání a se zanedbáním činného odporu cívky. Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 7

Měření č. 5 Měření kapacity Zadání: a) změřte reaktanci kondenzátoru pro kmitočty od 100Hz do 1000 Hz b) vyneste závislost X C = f(f) c) zjistěte kapacitu kondenzátoru udanou výrobcem, změřte ji multimetrem a výsledky srovnejte I ~U Hz C f X C C M.Č. α [d ] KU [.d -1 ] U[] α [d ] K I [m.d -1 ] I [m] [ Hz ] [ Ω ] [ nf ] Písemná příprava: Co je kapacita, jak se určí kapacita deskového kondenzátoru. Co je kapacitní reaktance a jak se vypočítá. Jaké jsou vztahy mezi Z, R, X C, f, C. ysvětli elektrické poměry na skutečném kondenzátoru. ysvětli podstatu měření kapacity ohmovou metodou. Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 8

Měření č. 6 Měření na RLC obvodu Zadání: a) pro f = 50 Hz změřte všechny proudy (I R, I L, I C, I RL, I RC, I LC, I RLC ) b) vypočítejte R, X L, X C, pro I RLC impedanci Z c) určete, pro jaký kmitočet bude obvod v rezonanci d) pro I RL, I RC, I LC, I RLC sestrojte v měřítku fázorové diagramy Hz I R L C ~U Pro U =.., f = Hz I R [m] I L [m] I C [m] I RL [m] I RC [m] I LC [m] I RLC [m] Písemná příprava: paralelní obvod RLC v obvodu střídavého napětí řešení paralelního obvodu fázorový diagram rezonance Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 9

Měření č. 7 Měření výkonů, nepřímé měření cosϕ Zadání: a) proveďte měření ss výkonu přímo pomocí wattmetru a nepřímo pomocí voltmetru a ampérmetru, srovnejte výsledky b) proveďte měření všech st výkonů, zjistěte účiník a) = výkon W I R U b) výkon W Tr I Hl U a) = výkon M.Č. W P v a δ [ ] [ m ] α [d ] K W [W.d -1 ] P[W] [ W ] [ W ] [ % ] Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 10

b) výkon M.Č. W S Q cosϕ [ ] [ m ] α [d ] K W [W.d -1 ] P[W] [ ] [ ar ] [ - ] Písemná příprava Co je elektrický příkon, výkon, účinnost. Co je to elektrická práce. Konstanta wattmetru. Střídavé výkony. ysvětli vznik cosϕ, podstatu jeho nepřímého měření. Použité přístroje: ypracování písemné přípravy: Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 11

Měření č. 8 Měření kmitočtu a fázového posunu osciloskopem Zadání: a) změřte kmitočet přímou metodou pomocí multimetru, kmitoměru a frekvenčního čítače b) zjistěte hodnotu neznámého kmitočtu pomocí osciloskopu c) srovnejte jednotlivé metody měření naměřené hodnoty b) změřte fázový posun mezi signály f N a f X Osciloskop Funkční generátor f N X Y Funkční generátor - fx Čítač - fs f N f X f S a δ poměr [ Hz ] [ Hz ] [ Hz ] [ Hz ] [ % ] 1:2 2:1 3:1 1:3 2:3 3:2 Písemná příprava ysvětli vznik sinusového průběhu napětí. Definuj periodický průběh, periodu, kmitočet. ysvětli metody měření kmitočtu. Nakresli LO odpovídající poměrům v tabulce. ysvětli měření fázového posunu pomocí LO. Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 12

Měření č. 9 Měření na transformátoru naprázdno Zadání: a) měřte ve stavu naprázdno od 250 do 150 po 20 b) vyneste zatěžovací charakteristiky transformátoru naprázdno P 0 = f(u), I 0 = f(u), cosϕ 0 = f(u) c) určete velikost R Fe, převod transformátoru d) sestrojte fázorový diagram pro jmenovité napětí T W T I 10 1 2 ~U U 10 U20 MČ U 10 U 20 I 10 P S Q cosϕ I Fe I µ p [ ] [ ] [m] α [d ] K W [W.d -1 ] P[W] [] [ar] [ - ] [m] [m] [ - ] Písemná příprava Definuj transformátor, základní části, princip činnosti, převod. Definuj chod transformátoru naprázdno. Náhradní el. schéma, fázorový diagram. Proud naprázdno a jeho složky. Ztráty naprázdno. Měření naprázdno. Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 13

Měření č. 10 Měření na transformátoru nakrátko Zadání: a) měřte ve stavu nakrátko od jmenovitého proudu b) vyneste zatěžovací charakteristiky transformátoru nakrátko P k = f(i k ), U = f(i k ), cosϕ k = f(i k ) c) sestrojte fázorový diagram pro jmenovitý proud d) určete účinnost η transformátoru, napětí nakrátko u 1k T 1 W T I 1k 2 ~U U 1k U 2k = 0 MČ U 1k I 1k P cosϕ Z R X u 1k I 2k [ ] [ m ] α [d ] K W [W.d -1 ] P[W] [ - ] [ Ω ] [ Ω ] [Ω ] [ % ] [ ] Písemná příprava Definuj chod transformátoru nakrátko. Co je to napětí nakrátko. Co víš o proudu nakrátko. Náhradní elektrické schéma a fázorový diagram. Ztráty nakrátko. Měření transformátoru nakrátko. Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 14

Měření č. 11 Měření - charakteristiky polovodičové diody Zadání: a) zjistěte katalogové hodnoty diody b) změřte char. v propustném směru c) zjistěte velikost vnitřního dynamického odporu r d graficky i početně velikost prahového napětí d) vyneste charakteristiku I F = f(u F ) + R 1 I F D =U U F MČ U F I F r d [ ] [ m ] [Ω ] Písemná příprava : lastní vodivost polovodičů Nevlastní vodivost polovodičů a její vznik charakteristika diody Statické vlastnosti přechodu PN Komutace diody dynamické vlastnosti Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 15

Měření č. 12 Měření - charakteristiky Zenerovy diody Zadání: a) zjistěte katalogové hodnoty Zenerovy diody b) změřte char. v propustném i závěrném směru c) zjistěte velikost vnitřního dynamického odporu r d graficky i početně pro propustný i závěrný směr, hodnotu prahového a zenerova napětí d) vyneste charakteristiku I F = f(u F ), I R = f(u R ) e) navrhněte jednoduchý nezatížený stabilizátor napětí a vyneste graf závislosti U 2 = f(u 1 ) a) propustný směr b)závěrný směr I F I R =U U F ZD =U U R ZD c) stabilizátor napětí R =U 1 U R 1 2 ZD U 2 Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 16

Tabulky naměřených hodnot a) propustný směr b)závěrný směr MČ U F I F r d [ ] [ m ] [Ω ] MČ U R I R r d [ ] [ m ] [Ω ] c) stabilizátor napětí m.č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U 1 [ ] U 2 [ ] Písemná příprava : lastnosti a charakteristika Zenerovy diody Návrh a výpočet jednoduchého stabilizátoru Princip činnosti stabilizátoru Ing.Petr Bouchala, Střední škola, Havířov-Šumbark, Sýkorova 1 strana 17